pengukuran ditunjukkan seperti pada Gambar 2.1 untuk termokopel. Adapun hasil

Transkripsi

1 53 BAB IV HASIL PENGAMATAN 4.1 PENGUKURAN Pengukuran dilakukan beberapa tahap dengan mengukur beberapa titik output, antara lain output sensor dan output pengkondisi isyarat (penguat). Cara pengukuran ditunjukkan seperti pada Gambar 2.1 untuk termokopel. Adapun hasil dari pengukuran ditunjukkan oleh tabel 4.1 berikut ini: Tabel 4.1 Hasil pengukuran output sensor termokopel, pengkondisi isyarat dan Suhu ( C) Termokopel (mv) tampilan LCD. Pengkondisi Isyarat (V) Tampilan LCD

2 54 Lanjutan Tabel 4.1 Hasil pengukuran output sensor termokopel, pengkondisi isyarat dan tampilan LCD Suhu ( C) Termokopel (mv) Pengkondisi Isyarat (V) Tampilan LCD ! !_ LlJjS Keluaran dari pengkondisi isyarat akan diumpankan ke ADC untuk diubah ke isyarat digital. Isyarat digital yang dihasilkan oleh ADC kemudian di olah oleh mikrokontroler sebagai masukan untuk algoritma PID untuk mempertahankan set point suhu yang telah ditentukan (50 ). 4.2 Pembahasan Pengukuran suhu air dilakukan dimulai dengan suhu 28 C karena rata-rata suhu air pada suhu kamar saat pengambilan data percobaan berada pada suhu 28 C sehingga set awal pengambilan data suhu air pada suhu tersebut. Output termokopel yang berorde milivolt dikuatkan lagi untuk memperoleh nilai dengan orde Volt menggunakan sistem pengkondisi isyarat. Penguatan ini diperlukan agar

3 55 ADC dapa, membaca inpu, suhu tersebut karena jangkauan tegangan ADC adalah mulai dari 0Volt sampai 5Volt. lnpu, untuk pengkondisi isyarat adalah keluaran dari rermokope, kemudian mas k ke pengua, non inverting op-amp LM 358. Gambar rangkaian pengkondisi 358 bagian perbama berfungsi sebagai penyangga a,au ouffe,,syara, keluaran termokope! di diberikan pada bagian penguat pertama LM 358 kemudian dikuatkan dan dibandingkan dengan,ega gan referensi dari Vcc dengan pe ga,uran pada porensio. IC LM 358 berikurnya digunakan untuk menguatkan kemaran dari LM 358 yang berfungs, sebagai Ituffe, Karena ADC mempunyai lebar da,a 255-bit untuk melebarkan pulsa dari da. pengkondisi isyarat maka pada outpu, LM 358 dipasang rangkaian pengua, berikutnya yang diberi sebuah po,e siome,e, Besamya pe gua<an didapa, dengan mengubah nilai po.ensiometer yang diperlukan pada saat kalibrasi output dari LM 358 untuk diumpankan ke input ADC. Penentpatan potensiometer pada LM 358 bertujuan agar diperoleh penguatan yang dapa, dikalibrasi dengan kebebasan maksimal. Ha, ini berlujuan un,uk respon sis,em pada kondisi yang berbeda pengkalibrasian ulang tidak,er,a,u mengalami kesulitan. Has,, output pengk nd,si sinyal yang diperoleh menunjukkan hasil penguatan yang lime, Perolehan ini merupakan hasi, yang diharapkan agar ADC dapat bekerja dengan baik pada mode free running.

4 Sensor termokopel Sensor suhu termokopel berfungsi untuk mengubah suhu menjadi energi listrik. Kenaikan tiap C suhu air yang terbaca oleh sensor suhu termokopel akan berpengaruh pada tegangan output dari sensor suhu termokopel tersebut. Semakin besar suhu air berarti tegangan output pada termokopel akan bertambah besar dan begitu juga sebaliknya apabila suhu air yang terbaca oleh sensor semakin kecil maka tegangan output pada termokopel semakin kecil pula, pengukuran dilakukan dengan cara memasukkan termometer dan ujung termokopel yang telah dihubungkan kedalam air yang dipanaskan, kemudian dua ujung lainnya yang tidak terhubung disambung dengan alat pengukur multimeter. Metode pengukuran seperti ini memiliki kekurangan serius terutama ketelitiannya rendah, karena termokopel hanya dapat menyalurkan daya yang sangat terbatas untuk menggerakkan alat pencatat atau multimeter Mikrokontroler MC68HC908QB8 Mikrokontroler yang merupakan pusat pengendali dari keseluruhan sistem telah bekerja dengan baik Ini terlihat dari telah bekerjanya alat sesuai yang diinginkan. Port-port yang digunakan dari mikrokontroler yang terhubung dengan rangkaian penampil Liquid Cystal Display bekerja dengan baik. Proses perhitungan algoritma PID untuk pengendalian suhu dilakukan secara perangkat lunak. Keluaran dari proses algoritma ini menentukan isyarat perintah (command signal) ke bagian driver heater, yang kemudian isyarat ini digunakan untuk mengendalikan daya ke heater.

5 Driver heater Driver heater yang difungsikan sebagai pengkondisi suhu yang akan dikontro, telah bekerja dengan baik, hal ini ditunjukkan pada saa, pengujian alat. apabila suhu terbaca lebih besar mendekati se, point (50«) maka daya heater akan diatur sesuai dengan tingka, error. Begitu juga dengan suhu yang terbaca,ebih keci, dari se, point (50«)maka heater akan disuplai daya lagi oleh driver sesuai tingka, error dan osilasi yang terjadi. Driver in, dikendahkan o,eh mikrokontroler melalui pin PTAO yang diberi logika 0maka akan menyalakan,ed sehingga kak, basis transistor mendapat trigger dan akan menjenuhkan transis,or ha, ini menyebabkan kaki kolek.or dan emi.or dan,ransis,or terhubung, keadaan ini akan membua, pemicu dari tnac me dapa, tegangan dari,a,a-jala PLN Sedangkan ketika diberi logika, dari mikrokontroler, transistor akan memu,uskan hubungan karena kaki basis tidak mendapa,.rigger. Perhimngan Sudu, p,eu dari triac dilakukan oleh mikrokon,ro,er dengan memtagsikan mer yang disinkronisasi dengan frekuensi PLN. Gambar rangkaian dari driver un,uk heater dapa, diliha, pada Gambar 3.5. Hasi, Pengama,a, sudu, Pieu Pada,riac dengan Gambar 4.8

6 58 Gambar 4.2 Sudut Picu 0 Gambar 4.3 Sudut Picu 20 Gambar 4.4 Sudut Picu 40 Gambar 4.5 Sudut Picu 90

7 59 Gambar 4.6 Sudut Picu 140 Gambar 4.7 Sudut Picu 160 Gambar 4.8 Sudut Picu Tampilan (display) Media oulput kon,ro, ini menggunakan peraga liauld crystal display yang berfungsi untuk menampilkan suhu yang terbaca. Dalam perancangan ini menampilkan data digunakan perintah-perintah dalam software. untuk

8 Driver motor Pengontrol untuk naik turun dari motor pada perancangan ini menggunakan relai yang digunakan sebagai rangkaian penukar fee. Dari sis.em bahwa di kedua relay ujung NO (normally Open) dan NC formally Close) masing-masing dihubungkan dengan molor sehingga pertukaran fasa oleh relai bekerja saa, mendapatkan suplai arus dari mikrokontroler. Pengujian dari rangkaian ini dengan cara memberikan arus pada kaki resistor 4k7 «untuk menukar fasa dari pin PTB6 dan pin PTB7 un,uk menghidupkan motor. Dan hasil pengujian respon motor bekerja dengan baik sesuai yangdiharapkan Analisa Pengendali PID Respon yang diamati adalah parameter Td (waktu tunda), Tr (rise time), Tp (waktu puncak), dan MP (overshoot maksimum). Pada tanggapan transien ini ada beberapa parameter yang perlu diketahui yaitu - Waktu naik {rise time) adalah waktu yang diperlukan sistem untuk naik dari 10% sampai 90% nilai akhir. - Waktu penetapan (settling time) adalah waktu yang diperlukan sistem untuk mencapai nilai ±2% dari nilai keadaan tunak steady state atau nilai error terkecil.

9 61 - Waktu puncak (peak time) adalah waktu yang diperlukan sistem untuk mencapai puncak pertama kali. - Persen Overshoot perbandingan nilai puncak maksimum dengan nilai akhir yang dinyatakan dalam bentuk C max- Cakhir 0/ % OS = *i 00% Cakhir Percobaan dilakukan dengan parameter-parameter konstanta Kp, Ki, Kd dengan nilai yang berbeda-beda dengan metode trials and errors. Metode ini digunakan agar diperoleh perbandingan-perbandingan dengan set parameter yang berbeda. Dari parameter-parameter ini kemudian dimasukkan ke rumus PID digital. Kemudian dilakukkan percobaan-percobaan pada tiap parameter. Nilai konstanta PID dimasukkan pada deklarasi variabel pada awal program PID yang nanti ketika nilai error diperoleh kemudian dimasukkan dengan konstanta PID yang telah ditetapkan oleh program. Berikut listing program utama perhitunganpid. if(pl50hzflag) /** interup**/ { ADSCR = 67; /** konversi ADC**/ while(!adcflag);adcflag=0;. PV=ADR' /** n""1ai konversi =PV**/ PV=TabelSuhu[PV]; /** Look-table**/ el=e0; e0=50-pv" /** nilai error**/ if(!eo)motorflag=l;/** bila PV=SP ke sumerror+=eo; /** subrutin motor -/ PlD+=KP*eO; /** rumus PID **/ PlD+=Sumerror/Ki; pid+=kd*(eo-el); alpha=(250-pid)*100; /**hitung timer**/

10 62 puti lcd(0x08,pv); puti:icd(0x48,(250-pid)*18/25), /^ampilkan di LCD**/ } PL50HzFlag=0; Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan alat antar muka yang dipinjam dari klub robot yang menggunakan komunikasi antar muka berbasis mikrokontroler AVR dengan antarmuka serial kemudian data yang diperoleh nilai konstanta PID yang bervariasi. o Percobaan dengan nilai Kp-25, Ki=50, Kd=100 GRAFIK TANGGAPAN P!D OO0 hom Present Value Gambar 4.10 Respon PID pada nilai Kp=25, Ki=50, Kd=100 tune =13 menit 19 detik dan settling time =14 menit 47 detik.

11 63 o Percobaan dengan nilai Kp=50, Ki=50, Kd=100 RAFIK TANGGAPAN PID VYoktil,x 250 nisi I Set Point - Present Vakie"] Gambar 4.11 Respon PID pada nilai Kp=50, Ki=50, Kd=100 Dari respon sistem diatas diperoleh nilai rise time = 11 menit 12 detik, peak time = 12 menit 52 detik dan settling time = 15 menit 17 detik. o Percobaan dengan nilai Kp=75, Ki=50, Kd=l00 GRAFIK TANGGAPAN PID W.iktu (y. 250 nisi I Set Point Present Value ] Gambar 4.12 Respon PID padanilai Kp=75, Ki=50, Kd=100 Dari respon sistem diatas diperoleh nilai rise time = 11 menit 22 detik, peak time = 13 menit 28 detik dan settlingtime = 14 menit 6 detik

12 64 o Percobaan dengan nilai Kp=50, Ki=100, Kd-25 GRAFIK TANGGAPAN PID aooo 9000 ioooo_nooo ^poirt^_-_-Presert^lueJ Gambar 4.11 Respon PID pada nilai Kp=50, Ki=100, Kd=25 =13 menit 36 detik dan settling time =14 menit 25 detik. o Percobaan dengan nilai Kp=50, Ki=l 00, Kd=50 GRAFIK TANGGAPAN PID 2rjO ^r-^-^-^^^^^ W.iktu l> 250 «1S> Gambar 4.13 Respon PID pada nilai Kp=50, Ki-100, Kd-50 =13 menit 21 detik dan settling time =15 menit 02 detik.

13 65 o Percobaan dengan nilai Kp=50, Ki=100, Kd-75 GRAFIK TANGGAPAN PID OT 6000^ 7^ OO^^OOO^OOOO^mOOIOT Gambar 4.14 Respon PID pada nilai Kp=50, Ki-100, Kd 75 Dari respon sistem diatas diperoleh nilai rise time - 11 menit 31 detik, peak time =13 menit 38 detik dan settling time =14 menit 24 detik. o Percobaan dengan nilai Kp=l 00, Ki=50, Kd=25 RAFIK TANGGAPAN PID HT Gambar 4.15 Respon PID pada nilai Kp=100, Ki-50, Kd-25 Dari respon sistem diatas diperoleh nilai rise time =11 menit 41 detik, peak time =13 menit 36 detik dan settling time =14 menit 31 detik.

14 66 o Percobaan dengan nilai Kp=100, Ki=50, Kd=50 5RAFIK TANGGAPAN PID Gambar 4.16 Respon PID pada nilai Kp=100, Ki>50, Kd=50 Dari respon sis,em dia,as di^ro.eh nilai * time -,2 menit 05 detik. peak time=13 menit 36 detik dan settling time - 14 meni, 25 detik. O Percobaan dengan nilai Kp=100, Ki=50, Kd=75 GRAFIK TANGGAPAN PID W.iktu x 250 msl Gambar 4.17 Respon PID pada nilai Kp=100, Ki=50, Kd=75 =14 menit 5detik dan settling time =16 menit 32 detik.

15 67 Respon kinerja PID sesuai dengan yang diharapkan sehingga suhu tetap terjaga pada set point dengan nilai error keadaan tunak yang kecil. Motor bergerak ketika suhu mencapai 50 C dan melakukan perendaman selama 20 detik kemudian naik lagi dengan sela 1 detik turun lagi merendam panili selama 20 detik lagi dengan 7 kali siklus perendaman. Pada kondisi steady state kinerja PID menunjukkan pengaturan daya yang optimal terlihat dengan penunjukan intensitas cahaya lampu sebagai monitoring daya yang dikirim ke heater. Sistem phase control akan lebih baik lagi jika menggunakan resolusi ADC yang lebih tinggi misalnya ADC dengan resolusi 10-bit keatas sehingga aksi integral dan derivatif pergerakannya akan lebih halus.